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一基于網(wǎng)格GIS的煤礦安全地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1構(gòu)建系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述對網(wǎng)格GIS的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的描述，利用網(wǎng)格GIS建立的煤礦安全地理信息系統(tǒng)除了要設(shè)置安全生產(chǎn)檢測、辨識污染源、安全評價(jià)、相應(yīng)措施、全國范圍內(nèi)信息交流等基本子系統(tǒng)外，還要設(shè)置極具特色的決策支持系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作原理是，在安全監(jiān)測和危險(xiǎn)源辨識專家系統(tǒng)基礎(chǔ)上，一旦系統(tǒng)發(fā)生異常，決策系統(tǒng)就會做出決策，并通過應(yīng)急救援系統(tǒng)進(jìn)行救治。

2設(shè)立科學(xué)的決策

支持子系統(tǒng)以往的煤礦安全地理信息系統(tǒng)一般都是有關(guān)管理、資源的規(guī)范，對人員的身體安全規(guī)范不足，而基于網(wǎng)格GIS的煤礦安全地理信息系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢之一是能建立以確保煤礦生產(chǎn)和人身安全為目的的煤礦安全決策支持子系統(tǒng)，且該系統(tǒng)是在完全共享基礎(chǔ)上形成的。

3危險(xiǎn)源辨識

專家系統(tǒng)的應(yīng)用一般而言，煤礦的危險(xiǎn)源主要為以下幾種：a)煤礦瓦斯。瓦斯是煤礦發(fā)生爆炸事故的最主要危險(xiǎn)源，主要在一些地質(zhì)構(gòu)造、掘進(jìn)工作面及煤層深處和厚處；b)煤礦通風(fēng)。通風(fēng)條件對煤礦安全生產(chǎn)也有重要影響，具體體現(xiàn)在采取通風(fēng)、通風(fēng)系統(tǒng)、掘進(jìn)通風(fēng)；c)火災(zāi)。這是煤礦發(fā)生安全事故的又一主要危險(xiǎn)源，包括了自燃危險(xiǎn)和人為危險(xiǎn)；d)煤塵。煤塵極易造成煤礦爆炸，即煤塵爆炸、瓦斯爆炸。此外，頂板冒頂、水災(zāi)、地震等也是威脅煤礦安全的重要危險(xiǎn)源。

二煤礦安全地理信息系統(tǒng)

在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用網(wǎng)格GIS與其它系統(tǒng)相比，在煤礦安全生產(chǎn)中的優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：a)網(wǎng)格GIS是在網(wǎng)格計(jì)算構(gòu)架基礎(chǔ)上的GIS應(yīng)用，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上利用網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)資源完全共享，進(jìn)而建立完善的空間信息網(wǎng)格。用戶就能在建立好的網(wǎng)格內(nèi)選取、訪問、分析、共享資源和信息，為煤礦安全生產(chǎn)提供了大量的空間數(shù)據(jù)和安全信息；b)網(wǎng)格GIS的最大特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)所有資源共享，包括信息資源、計(jì)算資源、存儲資源、知識資源等。

1煤礦基本概況

店坪煤礦礦區(qū)面積為134km2，東西長37km，南北寬4.9km。礦井面積為89km2，有約13層可采煤層，平均總厚度達(dá)27.58m，這其中主采層有5層，平均厚度為18.5m。該礦井的地質(zhì)儲量高達(dá)15.7×108t，工業(yè)儲量為14.0×108t，可開采儲量為6.8×108t，這其中一水平的為4.07×108t，二水平的有85×108t，整個(gè)煤層的構(gòu)造并不復(fù)雜，開采條件優(yōu)良。

2采取數(shù)據(jù)

煤礦開采的主要作業(yè)方式是以井下開采為主，而井下開采的作業(yè)方式與作業(yè)的現(xiàn)場、設(shè)備、人員和地質(zhì)水文、運(yùn)輸系統(tǒng)和通風(fēng)排水等因素相關(guān)，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量作業(yè)信息。通過對這些信息的收集和整合，得到了大量有助于煤礦安全生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，網(wǎng)格GIS還支持各式各樣的礦圖管理，如通風(fēng)排水圖、井下采掘面工程平面圖、避災(zāi)路線圖、設(shè)備設(shè)施分布圖等。

3設(shè)置圖層

按照上述礦區(qū)的基本概況，設(shè)置以下圖層：a)礦區(qū)邊界圖層，有盤區(qū)、礦界、勘探區(qū)的拐點(diǎn)連接；b)礦區(qū)構(gòu)造圖層，構(gòu)造有斷層、陷落柱、沖刷帶、褶曲等；c)礦區(qū)等高線圖層，有等高線及等高線標(biāo)注；d)礦區(qū)儲量圖層，有塊段、煤厚、儲量數(shù)字及級別；e)礦區(qū)鉆孔圖層，主要是鉆孔的位置信息；f)礦區(qū)采煤工程圖層，主要是采煤巷道的現(xiàn)狀信息；g)礦區(qū)生產(chǎn)掘進(jìn)工程圖層，主要是掘進(jìn)巷道的現(xiàn)狀信息；h)礦區(qū)的設(shè)備設(shè)施分布圖層，主要是設(shè)備設(shè)施的型號和位置信息；i)礦區(qū)通風(fēng)排水圖層，有管線、通風(fēng)排水巷道及管線的流向。

4連通數(shù)據(jù)與圖層

適用于該礦區(qū)的煤礦安全地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)有圖形矢量數(shù)據(jù)、工程管理數(shù)據(jù)和空間屬性數(shù)據(jù)。

三結(jié)語

網(wǎng)格GIS將地理信息系統(tǒng)和煤礦的安全管理信息系統(tǒng)進(jìn)行有效集成后，給煤礦的井下安全生產(chǎn)提供了直觀、易于操作的可視化界面，實(shí)現(xiàn)了煤礦安全生產(chǎn)的全新模式，不僅提高了煤礦的生產(chǎn)效率，還為煤礦的安全生產(chǎn)管理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者：王鵬 單位：山西焦煤霍州煤電集團(tuán)呂梁山公司店坪礦調(diào)度室